小型化原子磁场测量关键技术研究

高灵敏度磁场测量技术在空间探测、军事反潜、生物磁场测量和地质探测等方面发挥着重要作用。为了提高磁力仪灵敏度同时减小磁力仪体积,本文设计了一种全光结构的原子磁场测量方案。首先基于探测光偏振调制技术,设计了原子磁力仪的总体方案。在此基础上,重点研究了小型化磁传感Rb原子气室、无磁电加热、激光器稳频和偏振调制等关键技术。目前已完成实验室测磁原理的验证。     

CORDIC迭代法快速计算LED显示屏色域边界

针对色域映射过程中快速并精确地计算出任意映射线与色域边界交点坐标的问题,提出一种基于改进的CORDIC算法的迭代逼近求解方法。该方法利用CIE LUV颜色空间的特性可沿映射线逼近边缘交点。无需边界搜索和插值计算过程,可大量节省存储器资源和计算时间,并具有较高的计算精度和广泛的适用性。文章详细分析了算法的计算原理、精度和速度,并以LED显示屏为例,在D65标准光源下进行边界拟合并做出误差分析。实验结果表明:12次迭代运算后,拟合边界非常光滑,最大色差值仅为0.16,计算500个映射线交点的总计算时间约为1 s。与插值类计算方法相比,最大色差值降低了2.15,计算时间从10 s降低到1 s,速度提高了近10倍。     

光纤相控阵稀疏排布优化算法对比

光纤相控阵在激光合束、激光雷达等领域具有应用前景.光纤阵列配置方式不同于微波相控阵,光纤天线间距大于波长时存在周期旁瓣问题,影响主瓣能量分布.本文从物理模型出发,建立了基于同心圆环形点阵集合的光学相控阵天线布阵理论模型,提出了利用解析延拓的傅里叶变换方法实现干涉场强度的快速合成理论,讨论了在离散采样时数值仿真需关注的采样带宽和采样数目问题,解决了快速实现多光束干涉场数值仿真的问题.对比研究了两种优化光学相控阵天线配置的优化算法:遗传算法和粒子群算法,分别实现了不同种群数量遗传算法和粒子群算法迭代优化,分析了二者在优化过程中的收敛速度和优化效果,得到了峰值旁瓣比PSR=0.270的配置阵列.所提出的方法有望用于实际的光学相控阵天线配置中,指导天线主瓣能量最大化的优化设计;研究模型对不可微分目标函数优化问题的研究有一定参考价值.     

核磁共振陀螺仪泵浦光频率波动抑制

核磁共振陀螺仪利用原子核自旋磁矩在静磁场中进动频率的不变性敏感载体转动信息。针对泵浦激光频率漂移影响核磁共振陀螺仪性能的问题,研究了泵浦激光频率漂移影响核磁共振陀螺仪性能机理和抑制方法。通过分析核磁共振陀螺仪理论输出的数学模型和自旋光泵极化~(129)Xe核子的过程,阐明了泵浦激光频率波动对陀螺仪性能影响的机理。分析表明,为了获得更高的碱金属极化率和稳定性,从而得到更好的陀螺仪零偏稳定性,需要将泵浦光的频率稳定在~(87)Rb的原子的共振跃迁频率处。采用波长调制法实现了泵浦光频率的稳定控制。通过实验对比发现:稳频使得陀螺仪的零偏稳定性从389.68(°)/h(1σ)降低至40.74(°)/h(1σ),降低了89.5%。因而得出结论:抑制泵浦激光频率的漂移可以有效提高核磁共振陀螺仪的性能,主要体现在陀螺仪的零偏稳定性上。     

LED显示屏色域边界的快速计算

为了快速计算出LED显示屏的色域边界,提出一种迭代求解映射线与色域边界交点进而拟合每个色相面内色域边界的算法。首先根据LED显示的色度学原理给出了颜色是否在LED显示屏色域内的判断方法。然后在CIELAB均匀颜色空间中,分析了迭代算法的原理,确定了迭代计算初始值,并进行了计算精度和速度分析。最后以D65为参照,在等色相面内进行了LED显示屏色域边界的拟合实验及色差分析。实验结果表明:11次迭代运算后,拟合色域边界已非常光滑,每条映射线上的色域边界点真实值和计算值最大色差仅为0.23。与插值类计算方法相比,最大色差值和计算速度分别降低和提高了一个数量级。本文算法在计算精度和速度上能够满足对LED显示屏进行色域分析和与其他显示设备进行色域映射的要求。